Ученые Южно-Уральского государственного университета первыми в России создали принципиально новый композитный материал, способный под действием обычного солнечного света превращать дешевые органические соединения в коммерчески ценные продукты. Результаты опубликованы в журнале Catalysis Letters.
Технология позволит сделать производство компонентов для фармацевтики и полимеров более безопасным, одноэтапным и менее зависимым от импорта.
Исследователи разработали инновационный фотокатализатор – вещество, которое ускоряет химические реакции под воздействием света. В отличие от существующих аналогов, используемых, например, для очистки воздуха или воды, новая разработка предназначена для селективного синтеза органических веществ.
«В наших опытах мы получали из бензилового спирта бензальдегид. Бензальдегид стоит в 10 раз дороже и в промышленности синтезируется с использованием хлора, – прокомментировал старший научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ Михаил Головин. – А хлор – высококсичный газ, который тяжело хранить. От него стараются отказываться во всем мире, поэтому ученым нужно искать новые методы производства необходимых веществ. Бензальдегид широко используется в фармацевтической промышленности и в производстве полимеров».
Разработанный в ЮУрГУ композитный фотокатализатор в перспективе может использоваться для производства любых органических веществ. Ключевое преимущество технологии – ее «зеленый» характер. Процесс проходит в одну стадию, при комнатной температуре и атмосферном давлении, а главным источником энергии служит солнечный свет. Это позволяет отказаться от традиционных методов, часто требующих высоких температур, давления и токсичных реагентов.
.jpg)
Новизна разработки заключается в композитной структуре катализатора, которая объединяет органический полимер (политриазинамид) и оксид железа. По словам ученых, синергия компонентов дает эффект, превосходящий простую сумму их свойств. Все исходные материалы для создания катализатора доступны в России и не являются дорогостоящими. Работа челябинских исследователей предлагает не просто новый катализатор, а альтернативный, более экологичный путь для отечественной химической индустрии.
Технология может найти применение в двух ключевых отраслях: фармацевтике (для производства субстанций и компонентов лекарств, например, капсул) и химической промышленности (для синтеза пластификаторов и других веществ, используемых в производстве полимерных материалов).
Это открывает путь к импортозамещению критически важных компонентов и упрощению технологических цепочек. Метод отработан в лабораторных условиях. Ученые отмечают, что технология масштабируема, а для ее внедрения в промышленность потребуется адаптация оборудования.
Исследование соответствует целям и задачам Национального проекта «Новые материалы и химия».